3D打印临床医疗又有新进展，植入手术推广难题却不少

3D打印技术屡屡突破人们的想象,已渗透在生活的方方面面。

南方医科大学深圳医院专家在手术前讨论方案。

3D打印钛合金接骨板与骨盆贴合紧密。

3D打印技术应用领域越来越广泛,打印出来的物品也越来越多,从食物、服装,到发动机,乃至别墅……3D打印技术屡屡突破人们的想象,已渗透在生活的方方面面。该技术在深圳医疗的临床应用上又有新进展。记者昨日获悉,南方医科大学深圳医院和中国医学科学院肿瘤医院深圳医院近日在深圳率先分别应用3D打印植入手术挽救了肿瘤患者的生命,精准植入的钛合金及聚醚醚酮(PEEK)将代替缺损的骨骼继续为人体“服务”。

记者了解到,由于国家尚未出台相应的审批制度及收费标准,目前3D打印植入手术在全国各医院均是零星案例,多应用于疑难重症患者,多是以临床试用研究进行。有医学专家在接受本报记者采访时透露,行业发展成熟仍需要一段时间,预计2~3年会全面铺开。

肿瘤穿透髋臼 她被手术植入3D钛网

自体骨不够用 异体骨费用高

南方医科大学深圳医院近日将3D打印钛网植入到年轻的黄女士体内,以修补其骨盆和髋臼部位大面积骨缺损。这次手术为黄女士保住了骨盆、髋关节,也保住了她的生育能力。据悉,这也是深圳首例3D打印骨缺损植入物临床成功应用的案例。

2017年10月,家住潮汕的黄女士突然觉得左髋部及骨盆区域疼痛,行走一瘸一拐,关节活动越发受影响。当地医院医生检查发现,她左骨盆部位有很大的阴影,考虑是肿瘤。不久,黄女士被南方医科大学深圳医院诊断为左侧骨盆巨大骨巨细胞瘤。

该院骨科学科带头人桑宏勋教授介绍,该肿瘤虽然不是恶性的,但侵袭性强、生长快。“瘤细胞就像无孔不入的坏虫子一样,四处啃食肿瘤周围的好骨头,最后导致病理骨折、周围软组织破坏穿透关节等并发症。”桑宏勋表示,这种疾病还会带来巨大的疼痛,患者难以行走,导致终身残疾。

黄女士的检查结果显示,肿瘤已穿透髋臼、侵袭范围广泛,比iPadmini面积还大的骨头已经遭到破坏。“肿瘤被彻底切除后,骨缺损范围大,植骨量也很巨大,取自体骨‘拆东墙、补西墙’远远不够。”桑宏勋介绍,更重要的是,骨盆里有膀胱、直肠、尿道、子宫、卵巢等重要脏器,如果进行半骨盆置换处理不当会影响生育,甚至危及患者生命。

在进行了多学科专家会诊后,医院建议采用3D数字骨科技术,为黄女士量身定做个性化精准手术方案。

“患者肿瘤缺损范围大,自体骨远远不够,异体骨费用高、排异反应大。”桑宏勋表示,“术前设计3D钛网植入物,代替髋臼顶覆盖置入,把破碎的骨盆补缀起来,不仅排异反应小,有效减少植骨量,还可以根据骨缺损形状进行设计,起到良好的力学支撑作用。”

历时10多天打造骨缺损植入物

据介绍,骨盆部位钢板一直是手术中植入物的难点。“以前只能在术中现场手工折弯打造,吻合度不高。现在通过3D技术提前定制个性化钛合金钢板,可以有效避开肿瘤部位,吻合良好。”桑宏勋解释说。

3D打印植入钢板看似简单,实施起来却不易。医院为此特地请来上海交大生命质量与机械工程研究所王成焘教授以及相关医疗器械企业的工程师协作研究。参与的专家及工程师们3D打印了多个树脂模板,反复模拟以确定最理想的模板,并最终3D打印成钛合金材质。整个过程历时10多天。

骨盆肿瘤手术一直是骨科最复杂、高难度的大手术。很多骨盆手术患者出血量都在5000~6000毫升,甚至达1万毫升,肿瘤手术又无法实现自体血回输。为减少出血,在进行3D打印钛网骨缺损植入物手术前,医院又请来血管外科专家通过微创介入阻断了肿瘤供区的闭孔动脉和滋养血管。这样的准备取得了明显效果,完成植入物手术后患者出血不到3000毫升。

在术后4天,黄女士就可以下地行走、活动自如,目前恢复良好。桑宏勋表示:“有了3D打印,高难度的骨科手术操作更容易,且避免了病人致残的风险,又为其生育留下了机会。”

“新骨头”修复了他的胸壁缺损

新型材料胸肋骨假体用二三十年都没问题

中国医学科学院肿瘤医院深圳医院近日进行了深圳首例3D打印胸肋骨植入胸腔的手术。由于复发肿瘤侵蚀到胸骨和肋骨,患者胡先生在该医院进行了切除手术,肿瘤“国家队”的高手们将一块一模一样的3D打印胸肋骨放进了他的胸腔。

胡先生在2014年就诊于广州一家医院,胸部CT提示为“前纵隔肿物”,手术后进行了多次放射治疗。去年12月,胡先生开始发现自己胸前右侧锁骨下方长了一个明显的凸出肿块,他感觉胸部胀痛,痛感甚至辐射到头颈位置。

后来,中国医学科学院肿瘤医院深圳医院大外科主任、胸外科主任牟巨伟教授接诊了胡先生。他诊断病情后发现,胡先生复发的肿瘤几乎是从胸骨柄内“长出来”的,紧邻两侧锁骨、肋软骨。而且肿物直接危及位于其后面的心脏和主动脉弓,若不及时对患者进行手术会有生命危险。

“若将胸骨柄和肿物一并切除,在患者的双侧锁骨和胸骨体之间会形成巨大的缺损,会造成前胸壁软化塌陷。唯一的出路就是为他重建这块被取掉的骨头。”牟巨伟教授介绍。

经过与3D打印胸骨肋骨假体制作团队——唐都医院李小飞主任团队沟通,李小飞主任团队利用CT检查结果进行建模,在3D影像上进行模拟并确定了肿瘤切除的范围。最后由西安交通大学机械工程系统制造国家重点实验室长江学者特聘教授李涤尘团队成功完成了3D胸肋骨制作。考虑到胡先生的家庭情况,医院还为其减免了大部分费用。

据了解,这块“新骨头”采用新型的聚醚醚酮(PEEK)材料制成。“相较于通常使用的钛合金材料,这种材料具有与皮质骨相似的生物机械性能,有良好的生物学相容性等优势。”牟巨伟教授表示,该材质通过机场安检、接受核磁共振等医学检查均不受影响,硬度更强,应用在日常生活中更安全。

最后专家们用“新骨头”修复了胡先生的胸壁缺损。据了解,目前胡先生恢复良好,用新型材料打印的“新骨头”用二三十年都没问题。

尚未出台相应的审批制度

在医学领域里,由于骨科专业特点与3D技术特点吻合度较高,3D打印在骨科专业范围内的应用较早,目前进展较快。记者了解到,术前在3D打印实物模型上模拟手术操作,以及时发现手术设计的缺陷和不足。这在许多医院的骨科已经得到较为广泛的应用。

相较于此前的术前模拟手术操作,3D打印植入手术是3D打印技术在医疗领域更进一步的应用。目前其推广普及的核心难点之一在于从设计到植入,需要医生及工程师团队高度合作。桑宏勋告诉记者,目前这种植入手术在全国均有零星的案例,还处于前沿领域。

“目前进行该项手术的多是大型医学院校或者科研院所,针对一些疑难重症患者,经过病人知情同意及伦理审查进行的个性化应用,多是临床试用研究,有相关科研经费的支持。”桑宏勋告诉记者。

3D打印植入手术进一步推广应用的另一重要瓶颈在于目前我国尚未出台相应的审批制度,在物价、医保层面还未有相应的价格标准。桑宏勋表示:“目前的技术水平已经可以在临床上进行3D打印植入物骨科手术。但是相关部门尚缺少相关的审批制度和可依据的技术标准,技术发展也有待完善,预计2~3年会全面铺开。”